Simple Science

Hochmoderne Wissenschaft einfach erklärt

# Statistik # Maschinelles Lernen # Maschinelles Lernen

Zuverlässige Vorhersagen in der Pharmaindustrie treffen

Die Bedeutung von Vorhersagesets in der Arzneimittelentwicklung erkunden.

Ji Won Park, Robert Tibshirani, Kyunghyun Cho

― 6 min Lesedauer


Vorhersagegenauigkeit in Vorhersagegenauigkeit in der Arzneimittelentwicklung Datenanalysemethoden. Medikamentenvorhersagen durch Verbesserung der
Inhaltsverzeichnis

In manchen Branchen, besonders in der Pharmaindustrie, ist es wichtig, Vorhersagen zu treffen, die nicht nur Vermutungen sind, sondern auf soliden Zahlen basieren. Stell dir vor, du versuchst zu entscheiden, ob ein neues Medikament wirkt, basierend auf vielen verschiedenen Faktoren. Anstatt nur eine Zahl zu haben, wie „dieses Medikament ist gut“, willst du ein Spektrum an Vorhersagen, die verschiedene Möglichkeiten abdecken. Hier kommen Vorhersagesätze ins Spiel; sie geben dir einen Weg, all diese Faktoren in eine nützliche Vorhersage zu kombinieren.

Warum sind Vorhersagesätze wichtig?

Wenn Wissenschaftler neue Medikamente testen, sammeln sie eine Menge Daten. Sie wollen wissen, wie sich ein Medikament im Körper verhält, was oft kompliziert ist. Man kann nicht nur eine Sache anschauen, wie zum Beispiel, wie viel von dem Medikament aufgenommen wird; man muss auch berücksichtigen, wie es sich verteilt, abgebaut wird und den Körper verlässt. Das schafft eine Menge Zahlen, die verbunden sind, wie ein Netz von Informationen. Also, anstatt Vorhersagen einzeln zu machen, ist es schlauer, Vorhersagen für eine ganze Reihe von verwandten Faktoren auf einmal zu machen.

Vertrauen in Vorhersagen

Wenn du Vorhersagen machst, willst du sicher sein, dass sie korrekt sind, oder zumindest nah dran. Oft kommen Vorhersagen mit einem Vertrauensniveau, wie zu sagen: „Ich bin zu 90 % sicher, dass dieses Medikament bei den meisten Menschen wirkt.“ Hier wird die Mathematik ein bisschen knifflig. Du musst ein Set möglicher Ergebnisse erstellen, das die echte Antwort die meiste Zeit enthält. Wenn du sagst, du bist zu 90 % sicher, aber du liegst in der Hälfte der Fälle falsch, ist das nicht gut.

Wie machen wir Vorhersagen?

Die Art und Weise, wie Vorhersagen normalerweise gemacht werden, ist, indem man sich vergangene Daten anschaut. Wissenschaftler nehmen eine Menge vergangener Fälle, in denen ein Medikament getestet wurde, analysieren die Ergebnisse und benutzen diese Analyse, um vorherzusagen, was bei neuen Fällen passieren wird. Das bedeutet, sie lernen im Grunde aus früheren Fehlern und Erfolgen. Je mehr Daten sie haben, desto besser können ihre Vorhersagen sein.

Die Rolle von Non-Conformity Scores

Um zu verstehen, wie Vorhersagen getroffen werden, lass uns über Non-Conformity Scores sprechen. Denk daran als eine Möglichkeit, zu messen, wie viel eine neue Vorhersage von dem abweicht, was zuvor gelernt wurde. Wenn ein Medikament basierend auf vergangenen Fällen effektiv erwartet wird, aber sich in einem neuen Fall ganz anders verhält, ist das ein grosses Warnsignal! Der Non-Conformity Score hilft, diese Diskrepanzen hervorzuheben.

Gemeinsame Vorhersage für mehrere Ziele

Wenn du denkst, dass eine Sache vorherzusagen schwer ist, versuch mal, mehrere Dinge gleichzeitig vorherzusagen! In Fällen, in denen du mehrere Ergebnisse vorhersagen musst, kannst du sie nicht einfach unabhängig voneinander betrachten. Stattdessen ist es effizienter zu sehen, wie sie sich zueinander verhalten könnten. Zum Beispiel, wenn du weisst, dass ein Medikament ein Organ beeinflusst, könnte es auch Auswirkungen auf ein anderes haben. Also, die Punkte zwischen diesen Variablen zu verbinden, kann helfen, bessere Vorhersagen zu erstellen.

Verwendung von Scores als zufällige Vektoren

In unserem Fall behandeln wir diese Non-Conformity Scores als zufällige Gruppen von Werten, die sich ändern können. Da diese Scores miteinander verbunden sind, macht es Sinn, zu sehen, wie sie interagieren. Das führt zu einem genaueren Vorhersagesatz, der die Beziehungen zwischen den verschiedenen Ergebnissen berücksichtigt. Indem sie das grössere Bild betrachten, können Wissenschaftler stärkere Vorhersagen treffen.

Schätzung der Verteilung

Um herauszufinden, wie sich diese Scores verhalten, nutzen Wissenschaftler etwas, das gemeinsame kumulative Verteilungsfunktionen (CDFs) genannt wird. Einfach gesagt, hilft eine CDF zu verstehen, wie wahrscheinlich es ist, dass alle Scores in einem bestimmten Bereich liegen. Durch die Schätzung dieser Verteilung können Wissenschaftler besser abschätzen, wie wahrscheinlich es ist, dass ihre Vorhersagen korrekt sind.

Die Macht der Vine Copulas

Jetzt kommt der spassige Teil-Vine Copulas! Das klingt vielleicht schick, aber denk daran als eine Möglichkeit, verschiedene Variablen miteinander zu verbinden, wie Ranken, die eine Wand hochkrabbeln. Sie helfen, ein Bild davon zu erstellen, wie all diese Variablen miteinander interagieren. Durch die Verwendung von Vine Copulas können wir flexibler schätzen, wie wahrscheinlich es ist, dass bestimmte Vorhersagen zusammen wahr sind.

Die Herausforderung fehlender Daten

In realen Situationen ist es nicht ungewöhnlich, Fehlende Daten zu haben. Zum Beispiel, wenn Wissenschaftler ein Medikament testen und nur Ergebnisse für einige Faktoren bekommen, aber andere fehlen, kann das zu ungenauen Vorhersagen führen. Wenn Forscher versuchen, das Fehlende zu schätzen, geraten sie oft in Schwierigkeiten. Es ist wie zu versuchen, ein Puzzle mit mehreren fehlenden Teilen zu vervollständigen-frustrierend, um es milde auszudrücken!

Umgang mit dem Problem fehlender Daten

Um das Problem fehlender Daten anzugehen, können Wissenschaftler Methoden verwenden, die einige Schätzungen zulassen. Durch die Nutzung bestimmter statistischer Modelle können sie die Lücken füllen. Das bedeutet, auch wenn sie nicht alle Zahlen haben, können sie dennoch vernünftige Vorhersagen basierend auf den Daten, die sie haben, machen.

Vorhersagen genauer machen

Das Ziel ist es, Vorhersagen so genau wie möglich zu machen. Indem sie nicht nur die einzelnen Variablen berücksichtigen, sondern auch, wie sie miteinander interagieren und mit den fehlenden Daten umgehen, können Wissenschaftler ihre Vorhersagesätze verbessern. So wird das im echten Leben gemacht, um sicherzustellen, dass die Vorhersagen zuverlässig genug sind, um entscheidende Entscheidungen in der Arzneimittelentwicklung und ähnlichen Bereichen zu lenken.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Prozess der Vorhersage eine Menge verschiedener Informationen gleichzeitig jonglieren umfasst. Es geht nicht nur darum, ein Ziel zu treffen; es geht darum, mehrere Bälle zu fangen und sie alle in der Luft zu halten. Durch die Anwendung fortschrittlicher statistischer Methoden wie gemeinsame Verteilungen und Vine Copulas können Wissenschaftler bessere Vorhersagesätze erstellen, die die Beziehungen zwischen verschiedenen Faktoren berücksichtigen und Herausforderungen wie fehlende Daten bewältigen. Je genauer sie vorhersagen können, desto effektiver können sie Entscheidungen treffen, die die Gesundheitsauswirkungen beeinflussen könnten. Und das ist ein Gewinn für alle Beteiligten!

Originalquelle

Titel: Semiparametric conformal prediction

Zusammenfassung: Many risk-sensitive applications require well-calibrated prediction sets over multiple, potentially correlated target variables, for which the prediction algorithm may report correlated non-conformity scores. In this work, we treat the scores as random vectors and aim to construct the prediction set accounting for their joint correlation structure. Drawing from the rich literature on multivariate quantiles and semiparametric statistics, we propose an algorithm to estimate the $1-\alpha$ quantile of the scores, where $\alpha$ is the user-specified miscoverage rate. In particular, we flexibly estimate the joint cumulative distribution function (CDF) of the scores using nonparametric vine copulas and improve the asymptotic efficiency of the quantile estimate using its influence function. The vine decomposition allows our method to scale well to a large number of targets. We report desired coverage and competitive efficiency on a range of real-world regression problems, including those with missing-at-random labels in the calibration set.

Autoren: Ji Won Park, Robert Tibshirani, Kyunghyun Cho

Letzte Aktualisierung: 2024-11-04 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2411.02114

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.02114

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

Mehr von den Autoren

Ähnliche Artikel